DE974747C

DE974747C - Aus einer Anzahl parallel geschalteter Leiter bestehende Spulenwicklung kernloser Induktionsoefen

Info

Publication number: DE974747C
Application number: DEB33704A
Authority: DE
Inventors: Arno Dipl-Ing Finzi
Original assignee: BROWN
Current assignee: BROWN
Priority date: 1954-12-11
Filing date: 1954-12-11
Publication date: 1961-04-13

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung von Spulenwicklungen für kernlose Induktionsöfen. Bei derartigen Spulen tritt eine Strom Verdrängung auf, die darin besteht, daß die Ströme an der Innenseite der Leiter zusammengedrängt werden. Bei mehreren parallel geschalteten Leitern fließt dann infolgedessen in den außenliegenden Leitern wenig oder gar kein Strom — mit anderen Worten —, der größte Teil des Leiterquerschnittes wird für die Stromführung nicht ausgenutzt. Der wirksame ohmsche Widerstand ist daher relativ hoch und der Wirkungsgrad schlecht.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, hat man bei bekannten Spulenanordnungen für Wechselstrom die Wicklung aus einer Anzahl parallel geschalteter Leiter hergestellt und die einzelnen Leiter derart verschränkt, daß sie in den. verschiedenen Verschränkungsabschnitten sämtliche möglichen Lagen in radialer Richtung innerhalb der Spule einnehmen. Damit soll erreicht werden, daß sämtliche Einzeileiter in bezug auf Wirk- und. Blindwiderstand einander gleich sind, so daß in jedem der parallel geschalteten Einzelleiter der gleiche Strom fließt und die durch die Strom Verdrängung

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hervorgerufene Widerstandserhöhung bzw. die dadurchbedingtm zusätzlichen Verlustegering bleiben.

Bei Spulen mit teil weisem Eisenschluß oder eisenr losen Spulen nimmt die Feldstärke in der Nähe der Spulenstirnflächen ab, wobei die Abnahme pro Längeneinheit in axialer Richtung ungleichmäßig ist. An den Spulenenden ist zudem auch eine starke Änderung des Feldlinienverlaufes festzustellen, die dort aus der Axialrichtung der Spule nach außea

to abbiegen. Dagegen ist in der Spulenmitte ein im wesentlichen, in Spulenachsrichtung verlaufendes Feld, dessen. Feldstärke sich in axialer Richtung kaum ändert, vorhanden..

Aus dem erwähnten Verlauf des Magnetfeldes innerhalb der Spule ergibt sich, daß an den Spulenenden, wo die Zahl der mit den Einzelleitern ,verketteten Kraftlinien von Windung zu Windung sich sehr stark ändert, die Verschränkungsabr schnitte, in welche die ganze Spule der Länge nach ao unterteilt ist, sehr klein sein müssen, wenn Verschiedenheiten der Einzelleiter in bezug auf Wirk- und Blindwiderstand vermieden und damit eine gleichmäßige Stromverteilung sichergestellt bzw. wesentliche Wechselstromzusatzverluste vermieden as werden sollen.

Aus dem erwähnten Verlauf der magnetischen Feldlinien innerhalb der Spule folgt aber, daß im mittleren Abschnitt mit angenähert gleichmäßigem Feldverlauf die Verschränkungsabschnitte im wesentlichen größer sein können als an den Spulenenden, ohne daß sich dort wesentliche Verschiedenheiten der Leiterimpedanzen ergeben. Die bei den bekannten Ausführungen in der Spulenmitte unnötig häufige Verschränkung bedeutet somit einen vermeidbaren Aufwand bzw. eine unnötige Verteuerung bei der Herstellung der Spule.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen und bei kernlosen Induktionsöfen eine gegenüber den bekannten Ausführungen verbesserte Spulenanordnung mit geringen Stromverdrängungsverlusten bei einer möglichst kleinen Anzahl von Verschränkungen zu schaffen.

Erfindungsgemäß werden die Verschränkungsabschnitte in axialer Richtung um so kleiner ausgeführt, je größer die Änderung des die Wicklung durchsetzenden Feldes je Längeneinheit an der betreffenden Spulenstelle ist. Da die erwähnte Änderung der Feldstärke gegen die Spulenenden hin zunimmt, erhält die erfindungsgemäße Spule in der Mitte große und gegen, ihre Enden immer kleiner werdende Verschränkungsabschnitte.

Die Abbildung stellt ein Ausführungsbeispiel einer Spulenwicklung nach der Erfindung dar und zeigt einen kernlosen Induktionsofen, wobei A die Primärwicklung des Ofens, B die Charge als kurzgeschlossene Sekundärwicklung des luft- oder teilweise eisengeschlossenen Transformators bedeutet/ Die Ofenachse ist mit xy bezeichnet. Die Feldstärke innerhalb der Spule ist durch die Kurve H angedeutet, wobei die jeweilige Feldstärke über der Abszisse u-v als Ordinate senkrecht zur Spulenachse aufgetragen ist. Im Abschnitt α (Spulenmitte) ist die Feldstärke praktisch gleich, in den Abschnitten b_v b₂ kleiner als in a, in den Abschnitten C₁, C₂ wiederum kleiner als in b_v O₂.

Außerdem kann auch im Abschnitt b₂ die Feldstärke kleiner als in b_t und im Abschnitt C₂ kleiner als in C₁ sein.

Dieser stärkeren Abnahme der Feldstärke nach den Spulenenden zuⁱ entspricht eine geringere Länge der Verschränkungsabsohnitte, d. h., die Leiter sind mit abnehmender Feldstärke in häufigerem Wechsel mit den Feldlinien verkettet. Die dargestellte Spule selbst besteht aus insgesamt zehn Abschnitten, die Abschnitte 5 und 6 sind größer als die Abschnittes, 4, 7 und 8, diese wiederum größer als die Abschnitte 1, 2, 9 und 10.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das in der Zeichnung angegebene Ausführungsbeispiel. Es sind beispielsweise auch zahlreiche andere Ausführungsformen möglich, die sich bezüglich der Leiterzahl, der Zahl der Verschränkungsabschnitte, der Leiterabmessungen (Querschnittsformen), der Dimensionierung der mittleren Abschnitte gegenüber den Endabschnitten usw. unterscheiden.

Es liegt auf der Hand, daß die erfindungsgemäße Spulenanordnung um so mehr Bedeutung hat, je höher die Betriebsfrequenzen der betreffenden Spule ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Aus einer Anzahl parallel geschalteter Leiter bestehende Spulenwicklung für kernlose Induktionsöfen, deren Einzelleiter derart verschränkt .sind, daß sie sämtliche möglichen Lagen in radialer Richtung innerhalb der Spule einnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschränkungsabschnitte in axialer Richtung um so kleiner sind, je größer die Änderung des die Wicklung durchsetzenden Feldes je Längeneinheit ist.
2. Spulenwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Verschränkungsabschnitte in axialer Richtung von der Mitte der Spule nach beiden Enden hin abnimmt;

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 756 929, 916 435, 902042,570285; _uo

Buch: »Transformer Engineering«, 1951, II. Auflage, S.62/63, Verlag John Wiley u. Sohn, New York.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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